33 Frumufræðilegt skipulagsstig

Inngangur

Á myndinni sést flúrlituð fruma í mítósu. Frumuhimnan er rauð, deilispólurnar inni í frumunni grænar og litningarnir bláir. — **Mynd 3.1.** Lungnafruma úr salamöndru, sem er oft rannsökuð vegna þess hve lík hún er lungnafrumum manna, hefur verið lituð með flúrlitum. Græni liturinn sýnir deilispólur, sá rauði frumuhimnuna og hluta umfrymisins og ljósbláu byggingarnar eru litningar. Fruman er á anafasa mítósu. (heimild: „Mortadelo2005“/Wikimedia Commons)

Inngangur

Þú þroskaðist úr einni frjóvgaðri eggfrumu í þá flóknu lífveru úr billjónum frumna sem þú sérð þegar þú lítur í spegil. Í þessu þroskunarferli sérhæfast frumur á fyrstu þroskastigum, sem enn eru ósérhæfðar, að byggingu og starfsemi. Þessar ólíku frumugerðir mynda sérhæfða vefi sem vinna saman að allri þeirri starfsemi sem er nauðsynleg til að lífveran lifi. Frumu- og þroskunarlíffræðingar rannsaka hvernig stöðug skipting einnar frumu leiðir til slíkrar fjölbreytni og sérhæfingar.

Hugleiddu muninn á byggingarfrumu í húð og taugafrumu. Byggingarfruma í húð getur verið flögulaga og lifað aðeins í stuttan tíma áður en hún fellur af og ný fruma kemur í hennar stað. Flögulaga húðfrumur raðast þétt í raðir og lög og mynda verndandi tálma fyrir frumurnar og vefina undir þeim. Taugafruma getur hins vegar verið stjörnulaga, sent frá sér löng útskot sem ná allt að einum metra og lifað alla ævi lífverunnar. Með löngum og bugðóttum útskotum sínum geta taugafrumur átt samskipti hver við aðra og aðrar frumugerðir líkamans. Þær senda hröð boð sem veita lífverunni upplýsingar um umhverfi hennar og gera henni kleift að bregðast við því. Þessi munur sýnir mikilvægt stef sem er áberandi á öllum skipulagsstigum líffræðinnar: form byggingar er sem best sniðið að þeim tilteknu hlutverkum sem henni er ætlað að sinna. Hafðu þetta stef í huga þegar þú ferð um innviði frumunnar og kynnist hinum ýmsu frumugerðum líkamans.

Eitt helsta hlutverk hverrar frumu er að stuðla að samvægi. Í líffræði vísar samvægi til síbreytilegs jafnvægis innan marka sem samrýmast lífi. Lifandi frumur þurfa til dæmis vatnskennt umhverfi til að lifa af og ýmis eðlisfræðileg (líffærafræðileg) og lífeðlisfræðileg ferli halda öllum billjónum lifandi frumna mannslíkamans rökum. Þetta er einn þáttur samvægis. Þegar tiltekin stærð, svo sem blóðþrýstingur eða súrefnisinnihald blóðs, fer nægilega langt út fyrir mörk samvægis, yfirleitt með því að verða of há eða of lág, leiðir það óhjákvæmilega til vanheilsu eða sjúkdóms og stundum dauða.

Hugmyndin um frumuna á rætur að rekja til smásjárathugana vísindamannsins Roberts Hooke á dauðum korkvef árið 1665. Hooke gerði sér ekki grein fyrir hlutverki eða mikilvægi þess sem hann sá en nefndi litlu hólfin í korkinum „frumur“ vegna þess að þau minntu á klefa munka. Um tíu árum síðar varð Antonie van Leeuwenhoek fyrstur manna til að sjá lifandi frumur á hreyfingu í smásjá. Á næstu öld þróaðist sú kenning að frumur væru grunneining lífs. Þessir örsmáu, vökvafylltu belgir hýsa efnisþætti sem gera þau þúsund lífefnafræðilegu hvörf möguleg sem eru nauðsynleg til að lífvera vaxi og lifi. Í þessum kafla lærir þú um helstu byggingarhluta og hlutverk dæmigerðrar, almennrar frumu og kynnist nokkrum ólíkum frumugerðum mannslíkamans.